自然換気トンネル火災時における燃焼効率推定モデルの開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K01292
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 田中 太 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (60401791)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: トンネル火災

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、トンネル長さ、換気条件、および煙流動形態を重要なパラメータとして、トンネル火災時における火源の燃焼効率を推定する実験式を提案することを目的としている。
令和2年度では、令和1年度に開発した新たな熱量測定法の測定精度向上を目的とした改良及び実験を行った。火源としては発熱速度の時間変化が生じるヘプタンプール火災を使用した。令和1年度で開発した熱量測定法では、煙層や汚染空気層内のガス濃度は乱流拡散による均一化が実現しているものと想定して、パイプ型サンプリングプローブを使用して代表点1点でのガス濃度を使用した。これに対して、令和2年度の改良では、煙層や汚染空気層内でガス濃度分布が形成されている状況でも対応できるように、プローブ形状を改良し、11点のサンプリングポイントからガスを一様に吸入するように改良した。この改良の結果、令和1年度の場合よりも、発熱速度の時間変化に追従できるようになり、測定精度を向上させることができた。この改良された新たな熱量測定法を用いて、煙による閉塞状況が発生している状況での化学発熱速度を計測した。その結果、煙による閉塞が発生しているときは、汚染空気の逆流によって火源に導入される酸素濃度の低下が生じるため、煙による閉塞が生じない場合に比べて、発熱速度の大きさが半分程度に小さくなることが分かった。しかしながら、その際の燃焼効率は閉塞しない状況のときと同じかむしろ向上する結果を示した。さらに酸素濃度が15%以下になってくると、自己消火に至ることが判明した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和1年度に開発した新たな熱量測定法の改良に取り組み、時間変化に対する追従特性を向上させることができた。本年度の研究によって、煙降下により発生する汚染空気を考慮した新たな熱量測定法は実用の域に到達したと考えられる。その結果、未だ解明されていなかった降下煙による閉塞が発生した際の燃焼効率の値が、閉塞しない状況の値に比べて低下しないことを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度は、これまでの実験的な研究に加えて、煙降下による閉塞状況におけるトンネル内の煙流動や燃焼状態に対する数値シミュレーションに取り組む予定である。

Causes of Carryover

次年度使用額として79290円が生じた。この金額は単なる端数であり、無駄に消費せずに次年度の予算として有効活用する。